一种能量路由器抗干扰控制器的形成方法及装置与流程

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种能量路由器抗干扰控制器的形成方法及装置。

背景技术：

出于全球传统化石能源危机与环境污染等问题，能源互联网的概念被提出，且收到了来自全世界学术界、工业届的广泛关注。其中，2008年美国提出将先进电力电子技术与信息技术同时引入传统电力系统。它被认为是在配电网层面实现了能源互联网的原型。在未来能源互联网的构想下，化石能源将逐渐被多种分布式可再生能源代替，包括风力发电机(简称风机)，光伏发电机(简称光伏)，微型燃气轮机(简称微机)，小型分布式水力发电机，等。与此相适应的能量存储设备包括电池储能(简称电池)，和飞轮储能(简称飞轮)。负载除了传统用电设备外，插电式电动汽车将会被广泛应用。在能源互联网中，能量和信息对等融合。未来，每个人不仅仅是能源的消费者，同时也将是能源的生产者。换言之，每个人都可以自由交易(买卖)电能，形成像互联网一样开放的能源交互。美国科研工作者借鉴了英特网的思维和理念，参照计算机网络中使用的路由器，“能量路由器”(或称为“能源路由器”)的概念被正式提出，并做出了样机。从功能上讲，针对局域网间以及局域网内部的能量流，能量路由器对其进行实时监控，收集信息，反馈能量流状态。根据反馈信息，能量路由器中的控制器对能量进行适当存储和路由。由于能量路由器本身处于研发阶段，全球尚无统一标准和大规模量产。基于保证电能稳定、高质量、可靠流动等目标，对于能量路由器的研发成为当下能源互联网研究热点之一。当下能量路由器的控制器主要从电力电子的角度着手，以频域(frequencydomain)分析为理论基础，对能量路由器中电能功率变化以微分方程的形式去建模分析，以初步实现单个能源微电网(简称微网)中风机、光伏、储能装置，和多种负荷的协同消纳。值得注意的是，风机、光伏等分布式可再生能源发电具有间歇性、随机性、不可控性等缺陷。另外负载端连接的用电设备功率时刻变化，不可准确提前预测。尤其是大量插电式电动汽车(简称电车)的接入，也会对微网内直流母线电压造成较大冲击。以上这些统称为对微网系统的干扰，传统研究中他们被建模成系统的扰动输入，分析所采纳的微分方程为线性常微分方程，如：

z(t)＝gx(t)(2)

其中，矢量x(t)为系统状态，即表示能量路由器内部功率大小变化；矢量ν(t)为系统扰动输入；标量u(t)为系统状态反馈控制器；t为时间；a、b1、b2为系统时不变参数，即参数不随时间变化而变化；标量z(t)为系统被控输出，即电压。传统抗干扰器的设计基于这样的系统，假设外界干扰达到最大的情况下，运用频域内h∞(h无穷)控制理论，通过计算机软件matlab求解一个线性矩阵不等式(linearmatrixinequality，简称为lmi)得到系统状态反馈控制器。事实上，根据它进行频域内的一系列研究和设计具有一定的缺陷和局限性。主要原因如下：

1、频域研究对象比较局限。从控制科学理论上讲，频域分析只可以适用于线性系统，且是定常系统。不可以用于非线性系统。对于随机系统更不适用。

2、用定常系统建模过于简单和理想化。从复杂的能量路由器功率变化这一物理场景建模为简单的线性常微分方程这一数学表达式，这里存在很大的模糊化、近似化处理。在能源互联网领域中，风、光、负载等都会对微网内直流母线带来随机扰动。在用数学表达式去建模其系统时，最贴近实际的不是定常系统，而是随机系统。在数学领域中，定常系统和随机系统有本质上的重大区别。因此，用定常系统来建模会造成失真，可信度较低。

3、用线性系统建模过于简单和理想化。可以确定的说，在实际生活生产中，任何工程系统都是非线性的，并不存在完全线性的系统。只是出于简化的需要，工程师把原本的非线性系统近似成了线性系统进行分析。这样操作得出的结论基本可以符合工程实际情况，但不精确。如果遇到有高精度需求的场景，简单的线性化将带来灾难性的错误。在能源互联网领域内，多种负载对电能质量和稳定性有较高要求，如半导体生产、高精度医疗器械，等等。

4、传统状态反馈控制器过于简单和理想化。能量路由器作为精密控制设备，出于电能质量高标准、高可靠性的前提，它对电压变化的灵敏度、精确度有着较高的要求。传统设计控制器本身的参数等可能不够精确，抑或系统本身存在不可避免的量测误差。它们将导致系统出错、崩溃，甚至烧毁。

5、传统模型的时不变参数设置不合理。在能源互联网环境下，大规模电车的接入，会导致负载功率出现忽上忽下的不稳定跳跃。这需要能量路由器进行配合，及时调整母线电压。微网系统参数在这种情况下应该是时变的，且应该是跳跃变化的。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种能量路由器抗干扰控制器的形成方法及装置，通过非线性随机微分方程模拟能量路由器功率控制系统，且系统参数均用马尔科夫跳跃来建模，并针对该系统通过时域内h无穷控制理论设计一个非脆弱抗干扰控制器，使所述微网系统内直流母线电压稳定，且满足一定的抗干扰表现。

第一方面，本发明提供了一种能量路由器抗干扰控制器的形成方法，所述方法包括：

根据微网系统中各发电装置，储能设备，及负载的功率，采用非线性随机微分方程对能量路由器的功率变化进行模拟，得到多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程；

根据所述多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程，通过马尔科夫跳跃总结并模拟系统参数，得到所述能量路由器功率控制系统的非线性状态方程；

将预设的非脆弱控制器代入所述非线性状态方程，根据h无穷控制理论得到多个状态对应的多个线性矩阵不等式；

求解所述多个线性矩阵不等式得到抗干扰控制器，以使所述微网系统内直流母线电压稳定。

可选地，所述根据微网系统中各能源及负载的功率，采用非线性随机微分方程对能量路由器的功率变化进行模拟，得到多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程，包括：

根据微网系统中各发电装置及负载的功率，采用非线性随机微分方程对某个暂态下的能量路由器的功率变化进行模拟；

基于时间尺度标记多个状态，并在每个状态下重复所述采用非线性随机微分方程对该状态下的能量路由器的功率变化进行模拟的步骤，以得到所述多个状态下的能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程。

可选地，所述根据微网系统中各发电装置，储能设备，及负载的功率，采用非线性随机微分方程对某个暂态下的能量路由器的功率变化进行模拟，包括：

采用公式一所示的线性常微分方程对某个暂态下的功率变化进行模拟：

其中，矢量x(t)为系统状态，即表示能量路由器内部功率大小变化；矢量ν(t)为系统扰动输入；标量u(t)为状态反馈控制器；t为时间；a、b1、b2为系统时不变参数；

采用布朗运动来模拟系统随机性，将所述线性常微分方程改写为如公式二所示的线性随机微分方程：

dx(t)＝(ax(t)+bν(t)+cu(t))dt+(dx(t)+eν(t)+fu(t))dw(t)公式二

其中，具有相适应维度的矩阵a、b、c、d、e、f均为系统时不变参数；w(t)为布朗运动；

通过模型测试并与实际功率变化情况进行对比，将所述线性随机微分方程改写为如公式三所示的非线性随机微分方程：

dx(t)＝f(x(t),ν(t),u(t))dt+g(x(t),ν(t),u(t))dw(t)公式三

验证所述非线性随机微分方程解的存在性与唯一性。

可选地，所述根据所述多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程，通过马尔科夫跳跃总结并模拟系统参数，得到所述能量路由器功率控制系统的非线性状态方程，包括：

根据所述多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程，通过马尔科夫跳跃总结并模拟系统参数，得到如公式四所示的所述能量路由器功率控制系统的新的非线性状态方程：

dx(t)＝f(x(t),ν(t),u(t),t,rt)dt+g(x(t),ν(t),u(t),t,rt)dw(t)公式四

其中，rt表示马尔科夫跳跃链，取值在{1，…，δ}的集合中，且转变概率如公式五所示：

其中πij≥0，i≠j，且πii＝-∑j≠iπij，p为概率。

可选地，所述将预设的非脆弱控制器代入所述非线性状态方程，根据h无穷控制理论得到多个状态对应的多个线性矩阵不等式，包括：

将预设的非脆弱控制器表达式u(t)＝(k(t,rt)+δk(t,rt))x(t)代入所述非线性状态方程；

根据所述非线性状态方程，利用伊藤引理对预设的李雅普诺夫项求积分后再求数学期望值，并结合h无穷控制理论，通过泛函分析、不等式原理及矩阵变换得到多个状态对应的多个线性矩阵不等式；

其中，标量u(t)为状态反馈控制器；矢量x(t)为系统状态，即表示能量路由器内部功率大小变化；k(t,rt)为具有一定维度的矩阵且满足一定的马尔科夫跳跃；参数不确定性δk(t,rt)是与k(t,rt)同维度的矩阵且满足一定的马尔科夫跳跃。

第二方面，本发明提供了一种能量路由器抗干扰控制器的形成装置，所述装置包括：

模型建立单元，用于根据微网系统中各发电装置及负载的功率，采用非线性随机微分方程对能量路由器的功率变化进行模拟，得到多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程；

参数模拟单元，用于根据所述多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程，通过马尔科夫跳跃总结并模拟系统参数，得到所述能量路由器功率控制系统的非线性状态方程；

抗干扰控制计算单元，用于将预设的非脆弱控制器表达式代入所述非线性状态方程，根据h无穷控制理论得到多个状态对应的多个线性矩阵不等式；

控制器获取单元，用于求解所述多个线性矩阵不等式得到抗干扰控制器，以使所述微网系统内直流母线电压稳定。

可选地，所述模型建立单元，具体用于：

根据微网系统中各发电装置，储能设备，及负载的功率，采用非线性随机微分方程对某个暂态下的能量路由器的功率变化进行模拟；

基于时间尺度标记多个状态，并在每个状态下重复所述采用非线性随机微分方程对该状态下的能量路由器的功率变化进行模拟的步骤，以得到所述多个状态下的能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程。

可选地，所述模型建立单元，进一步用于：

采用公式一所示的线性常微分方程对某个暂态下的功率变化进行模拟：

其中，矢量x(t)为系统状态，即表示能量路由器内部功率大小变化；矢量ν(t)为系统扰动输入；标量u(t)为状态反馈控制器；t为时间；a、b1、b2为系统时不变参数；

采用布朗运动来模拟随机性，将所述线性常微分方程改写为如公式二所示的线性随机微分方程：

dx(t)＝(ax(t)+bν(t)+cu(t))dt+(dx(t)+eν(t)+fu(t))dw(t)公式二

其中，具有相适应维度的矩阵a、b、c、d、e、f均为系统时不变参数；w(t)为布朗运动；

通过模型测试并与实际功率变化情况进行对比，将所述线性随机微分方程改写为如公式三所示的非线性随机微分方程：

dx(t)＝f(x(t),ν(t),u(t))dt+g(x(t),ν(t),u(t))dw(t)公式三

验证所述非线性随机微分方程解的存在性与唯一性。

可选地，所述参数模拟单元，具体用于：

根据所述多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程，通过马尔科夫跳跃总结并模拟系统参数，得到如公式四所示的所述能量路由器功率控制系统的新的非线性状态方程：

dx(t)＝f(x(t),ν(t),u(t),t,rt)dt+g(x(t),ν(t),u(t),t,rt)dw(t)公式四

其中，rt表示马尔科夫跳跃链，取值在{1，…，δ}的集合中，且转变概率如公式五所示：

其中πij≥0，i≠j，且πii＝-∑j≠iπij，p为概率。

可选地，所述干扰控制计算单元，具体用于：

将预设的非脆弱控制器表达式u(t)＝(k(t,rt)+δk(t,rt))x(t)代入所述非线性状态方程；

根据所述非线性状态方程，利用伊藤引理对预设的李雅普诺夫项求积分后再求数学期望值，并结合h无穷控制理论，通过泛函分析、不等式原理及矩阵变换得到多个状态对应的多个线性矩阵不等式；

其中，标量u(t)为状态反馈控制器；矢量x(t)为系统状态，即表示能量路由器内部功率大小变化；k(t,rt)为具有一定维度的矩阵且满足一定的马尔科夫跳跃；参数不确定性δk(t,rt)是与k(t,rt)同维度的矩阵且满足一定的马尔科夫跳跃。

由上述技术方案可知，本发明提供了一种能量路由器抗干扰控制器的形成方法及装置，通过非线性随机微分方程对能量路由器的功率变化进行模拟，得到多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程；并通过马尔科夫跳跃对系统参数进行模拟；将预设的非脆弱控制器表达式代入所述非线性状态方程，根据h无穷控制理论得到多个状态对应的多个线性矩阵不等式；并求解所述多个线性矩阵不等式得到抗干扰控制器，以使所述微网系统内直流母线电压稳定。如此本发明设计得到的非脆弱抗干扰控制器，使所述微网系统内直流母线电压稳定，且满足一定的抗干扰表现，即能量路由器本身输出到(其所在微网的)直流母线的电压可以抵抗住来自微网其他部分的干扰，例如风机、光伏、负载等的干扰，且其抗干扰程度达到如下标准：预计扰动输入达到最大的情况下，能量路由器自身系统可以正常平稳运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的一种能量路由器抗干扰控制器的形成方法的流程示意图；

图2是本发明一实施例提供的一种能量路由器抗干扰控制器的形成装置的结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的一种电子设备的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明一实施例中的一种能量路由器抗干扰控制器的形成方法的流程示意图，如图1所示，所述方法包括如下步骤：

s1：根据微网系统中各发电装置及负载的功率，采用非线性随机微分方程对能量路由器的功率变化进行模拟，得到多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程。

具体地，所述步骤s1具体包括如下子步骤：

s11：根据微网系统中各发电装置及负载的功率，采用非线性随机微分方程对某个暂态下的能量路由器的功率变化进行模拟。

s12：基于时间尺度标记多个状态，并在每个状态下重复所述步骤s11，以得到所述多个状态下的能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程。

具体来说，步骤s11中，固定某个暂态，如控制微网系统中跳跃性负荷的运作，使之达到对系统影响最小的情况，即最大程度地限制接入微网系统的负载(如电动汽车)数量。步骤s12中，开放系统内所有负载(如电动汽车)，则电车能够自由接入或退出微网，此时则用时间尺度来标记多个状态。如第0.1秒到0.2秒的时候为记为状态1，第0.2秒到0.3秒为状态2，第0.3秒到0.4秒为状态3……以此类推。在每个状态下，分别重复步骤s11，并得到状态1下的、状态2下的、状态3……下的非线性随机微分方程。

s2：根据所述多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程，通过马尔科夫跳跃总结并模拟系统参数，得到所述能量路由器功率控制系统的非线性状态方程。

具体来说，当实验状态做到一定数量级以后，反观所有试验参数。以马尔科夫跳跃来总结并模拟系统参数的变化，则会得到所述能量路由器功率控制系统的新的非线性状态方程。

如此，本实施例考虑了大量电动汽车接入微网后对微网直流母线造成的电压波动。在系统参数建模方面，本实施例采用了马尔科夫跳跃来模拟系统参数。如此，系统参数本身也是不确定的，是一种特殊的随机过程，具有一定的跳跃性。以参数带马尔科夫跳跃的系统来模拟物理场景，更具有真实性，更贴近实际，有利于设计出最符合实际场景的最精确的控制器。

s3：将预设的非脆弱控制器代入所述非线性状态方程，根据h无穷控制理论得到多个状态对应的多个线性矩阵不等式。

具体来说，将预设的非脆弱控制器表达式代入所述非线性状态方程后，对预设的李雅普诺夫项施加伊藤引理并求数学期望值，以及结合时域h无穷控制理论，通过一系列的数学手段得到多个状态对应的多个线性矩阵不等式(linearmatrixinequality，简称为lmi)。此类lmi可以使系统满足内部的鲁邦稳定性。

s4：求解所述多个线性矩阵不等式得到抗干扰控制器，以使所述微网系统内直流母线电压稳定。

具体地，通过数学软件matlab中的lmisolver工具包，可以解出该类(如δ个状态对应的δ个)线性矩阵不等式。相应地，也就可以求得适用于各个跳跃参数的(δ个)控制器。通过实时信号传输，即可实现控制目标，该微网内直流母线电压得到稳定。即使参数时刻变化，本步骤获得的抗干扰控制器也是随之时刻自动变化的。

本实施例中，通过非线性随机微分方程对能量路由器的功率变化进行模拟，得到多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程；并通过马尔科夫跳跃对系统参数进行模拟；将预设的非脆弱控制器代入所述非线性状态方程，根据h无穷控制理论得到多个状态对应的多个线性矩阵不等式；并求解所述多个线性矩阵不等式得到抗干扰控制器，以使所述微网系统内直流母线电压稳定。如此本实施例设计得到的非脆弱抗干扰控制器，使所述微网系统内直流母线电压稳定，且满足一定的抗干扰表现，即能量路由器本身输出到(其所在微网的)直流母线的电压可以抵抗住来自微网其他部分的干扰，例如风机、光伏、负载等的干扰，且其抗干扰程度达到如下标准：预计扰动输入达到最大的情况下，能量路由器自身系统可以正常平稳运行。

在本发明的一个可选实施例中，上述步骤s11，具体包括如下步骤：

s111：采用式(3)所示的线性常微分方程对某个暂态下的功率变化进行模拟：

其中，矢量x(t)为系统状态，即表示能量路由器内部功率大小变化；矢量ν(t)为系统扰动输入；标量u(t)为状态反馈控制器；t为时间；a、b1、b2为系统时不变参数。

具体地，固定某个暂态，控制微网中跳跃性负荷的运作，使之达到对系统影响最小的情况。即最大程度地限制接入微网的电车数量。首先用线性常微分方程(3)来模拟能量路由器本身功率变化。此模型与传统模型类似，且此时不要求模型精度达到最高。

s112：采用布朗运动来模拟随机性，将所述线性常微分方程改写为如式(4)所示的线性随机微分方程：

dx(t)＝(ax(t)+bν(t)+cu(t))dt+(dx(t)+eν(t)+fu(t))dw(t)(4)

其中，具有相适应维度的矩阵a、b、c、d、e、f均为系统时不变参数；w(t)为布朗运动。

具体地，将步骤s111所得的数学模型与实际比较，找到不够精确的区间，将线性常微分方程改写成线性随机微分方程。如用一个典型的随机过程——布朗运动(brownianmotion)来模拟其随机性。

s113：通过模型测试并与实际功率变化情况进行对比，将所述线性随机微分方程改写为如式(5)所示的非线性随机微分方程：

dx(t)＝f(x(t),ν(t),u(t))dt+g(x(t),ν(t),u(t))dw(t)(5)

具体地，逐步还原系统客观存在的非线性特征。通过大量模型测试与比对，将上述线性随机微分方程(4)改写为一些列较为综合复杂的非线性随机微分方程(5)，并将其与实际功率变化情况进行大量比对，建模时进行多次修改，直到模型达到相对精确的程度。

s114：验证所述非线性随机微分方程解的存在性与唯一性。

具体地，对上述模型(5)进行数学验证，即验证该非线性随机微分方程解的存在性与唯一性。参考条件为：利普西茨(lipschitz)条件和线性增长条件。如果步骤s113所得系统同时满足以上两个条件，则进入下一步。如果不满足，则对步骤s113的非线性随机微分方程进行改写，直到验证成功为止。

进一步地，上述步骤s12，具体包括：

开放系统内所有电车，使之能够自由接入或退出微网。此时用时间尺度来标记多个状态。如第0.1秒到0.2秒的时候为记为状态1，第0.2秒到0.3秒为状态2，第0.3秒到0.4秒为状态3……以此类推。在每个状态下，分别重复上述步骤s111到s114，并得到状态1下的、状态2下的、状态3……下(如共δ个状态)的非线性随机微分方程。

进一步地，在本发明的一个可选实施例中，上述步骤s2，具体包括：

根据所述多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程，通过马尔科夫跳跃总结并模拟系统参数，得到如式(6)所示的所述能量路由器功率控制系统的新的非线性状态方程：

dx(t)＝f(x(t),ν(t),u(t),t,rt)dt+g(x(t),ν(t),u(t),t,rt)dw(t)(6)

其中，rt表示马尔科夫跳跃链，取值在{1，…，δ}的集合中，且转变概率如式(7)所示：

其中πij≥0，i≠j，且πii＝-σj≠iπij，p为概率。这种形态是马尔科夫跳跃的经典表示形式。

进一步地，所述步骤s3，具体包括如下子步骤：

s31：将预设的非脆弱控制器表达式u(t)＝(k(t,rt)+δk(t,rt))x(t)代入所述非线性状态方程。

具体地，假设抗干扰控制器与系统线性相关，且允许线性参数具有一定的不确定性，即u(t)＝(k(t,rt)+δk(t,rt))x(t)。其中，k(t,rt)为具有一定维度的矩阵且满足一定的马尔科夫跳跃；δk(t,rt)是与k(t,rt)同维度的矩阵且满足一定的马尔科夫跳跃，表现了时变的参数不确定性。在控制领域中，这种控制器称为非脆弱(non-fragile)控制器。期望控制器与系统状态线性相关，可以达到简便的控制实现。

将控制器表达式u(t)＝(k(t,rt)+δk(t,rt))x(t)代入系统状态方程dx(t)＝f(x(t),ν(t),u(t),t,rt)dt+g(x(t),ν(t),u(t),t,rt)dw(t)，得到(为了简明表达数学方程，式(8)中的时间t被省略处理)：

dx＝f(x,ν,t,rt)dt+g(x,ν,t,rt)dw(t)(8)

s32：根据所述非线性状态方程，利用伊藤引理对预设的李雅普诺夫项求积分后再求数学期望值，并结合h无穷控制理论，通过泛函分析、不等式原理及矩阵变换得到多个状态对应的多个线性矩阵不等式。

具体地，所述步骤s32，具体包括：

选择一个李雅普诺夫项(lyapunovcandidate)并定义：

其中，x(t)′为x(t)的(矩阵)转秩，x(s)′为x(s)的(矩阵)转秩，q和r均为具有一定维度的的对称矩阵。针对v(x(t),t)施加伊藤引理(ito’sformula)与数学期望(expectation)，得到：

e{d[v(x(t),t)]}＝lv(x(t),t)dt(10)

其中：lv(x(t),t)＝2x′qr(x,t,τ(t))。

如此，由于布朗运动的数学期望值为0的特性，可以在求取期望值中消除布朗运动带来的随机性。

进一步地，回顾h无穷控制理论，即给定一个系统常数γ＞0，使得：

||z(t)||＜γ||v(t)||(11)

其中定义范数：

其中e为数学期望。在能量路由器模型中，常数γ可以根据系统性能需求来选择。据此，通过一系列数学手段，包括泛函分析，不等式原理，矩阵变换，结合对李雅普诺夫项施加伊藤引理并求数学期望值，应用到系统中，得到一系列(数量为δ个，与多个状态的数量相等)不等式，使上述h无穷表现得到满足。此类δ个不等式可以被转换成δ个线性矩阵不等式lmi。注，此类lmi可以使系统满足内部的鲁棒稳定性。

进一步地，上述步骤s4，具体包括：通过数学软件matlab中的lmisolver工具包，可以解出该类(δ个)线性矩阵不等式。相应地，也就可以求得k(t,rt)，即得到期望的适用于各个跳跃参数的(δ个)控制器。通过信号传输，即可实现控制目标，该微网内直流母线电压得到稳定。即使参数时刻变化，本步骤所得到的抗干扰控制器也是随之时刻自动变化的。

由此可见，基于上述实施例采用的技术方案，其具有以下优点：

1、本发明突破传统惯性思维束缚，放弃通过传统的频域分析法进行控制算法设计，本发明使用了时域分析法。其优点表现在适用范围更广，可用于非线性系统以及随机系统。事实上，频域分析法只可以用于线性系统和定常系统，局限性太大。

2、本发明采用了随机系统来模拟实际物理场景，充分考虑了风、光、负载给系统带来的随机性。用随机微分方程来表示能量路由器功率变化更贴近实际，更真实，更有说服力。针对这样的随机系统进行控制分析，所得结论会更精确。

3、本发明采用非线性系统来模拟实际物理场景，充分考虑了风、光、负载给系统带来的非线性。相对于原本的线性系统，非线性系统高度还原了原本物理状态，更具有真实性。针对这样的非线性随机系统进行控制分析结论会更精确。

4、本发明在设计一种与系统状态线性相关的控制器时，充分考虑了控制器内的参数不确定性。这样的控制器可以包容一定程度的系统参数不确定性和定量误差，具有一定的容错性，可以提高经过能量路由器的电能质量。

5、本发明考虑了大量电动汽车接入微网后对微网直流母线造成的电压波动。在系统参数建模方面，本发明采用了马尔科夫跳跃来模拟系统参数。这样，系统参数本身也是不确定的，是一种特殊的随机过程，具有一定的跳跃性。以参数带马尔科夫跳跃的系统来模拟物理场景，更具有真实性，更贴近实际，有利于设计出最符合实际场景的最精确的控制器。

6、本发明充分考虑了外部扰动输入对系统造成的干扰，并考虑干扰达到最大化的程度，系统依然能够稳定运行。本发明采用了现代随机系统下h无穷控制理论，将其成功运用到能量路由器的电压抗干扰控制上，成效显著。

图2是本发明一实施例中的一种能量路由器抗干扰控制器的形成装置的结构示意图，如图2所示，所述装置包括：模型建立单元201、参数模拟单元202、抗干扰控制计算单元203及控制器获取单元204。其中：

模型建立单元201用于根据微网系统中各发电装置，储能设备，及负载的功率，采用非线性随机微分方程对能量路由器的功率变化进行模拟，得到多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程；参数模拟单元202用于根据所述多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程，通过马尔科夫跳跃总结并模拟系统参数，得到所述能量路由器功率控制系统的非线性状态方程；抗干扰控制计算单元203用于将预设的非脆弱控制器代入所述非线性状态方程，根据h无穷控制理论得到多个状态对应的多个线性矩阵不等式；控制器获取单元204用于求解所述多个线性矩阵不等式得到抗干扰控制器，以使所述微网系统内直流母线电压稳定。

在本发明的一个可选实施例中，所述模型建立单元201，具体用于：

根据微网系统中各发电装置及负载的功率，采用非线性随机微分方程对某个暂态下的能量路由器的功率变化进行模拟；

基于时间尺度标记多个状态，并在每个状态下重复所述采用非线性随机微分方程对该状态下的能量路由器的功率变化进行模拟的步骤，以得到所述多个状态下的能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程。

在本发明的一个可选实施例中，所述模型建立单元201，进一步用于：

采用公式一所示的线性常微分方程对某个暂态下的功率变化进行模拟：

其中，矢量x(t)为系统状态，即表示能量路由器内部功率大小变化；矢量ν(t)为系统扰动输入；标量u(t)为状态反馈控制器；t为时间；a、b1、b2为系统时不变参数；

采用布朗运动来模拟随机性，将所述线性常微分方程改写为如公式二所示的线性随机微分方程：

dx(t)＝(ax(t)+bν(t)+cu(t))dt+(dx(t)+eν(t)+fu(t))dw(t)公式二

其中，具有相适应维度的矩阵a、b、c、d、e、f均为系统时不变参数；w(t)为布朗运动；

通过模型测试并与实际功率变化情况进行对比，将所述线性随机微分方程改写为如公式三所示的非线性随机微分方程：

dx(t)＝f(x(t),ν(t),u(t))dt+g(x(t),ν(t),u(t))dw(t)公式三

验证所述非线性随机微分方程解的存在性与唯一性。

在本发明的一个可选实施例中，所述参数模拟单元202，具体用于：

根据所述多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程，通过马尔科夫跳跃总结并模拟系统参数，得到如公式四所示的所述能量路由器功率控制系统的新的非线性状态方程：

dx(t)＝f(x(t),ν(t),u(t),t,rt)dt+g(x(t),ν(t),u(t),t,rt)dw(t)公式四

其中，rt表示马尔科夫跳跃链，取值在{1，…，δ}的集合中，且转变概率如公式五所示：

其中πij≥0，i≠j，且πii＝-∑j≠iπij，p为概率。

在本发明的一个可选实施例中，所述干扰控制计算单元203，具体用于：

将预设的非脆弱控制器表达式u(t)＝(k(t,rt)+δk(t,rt))x(t)代入所述非线性状态方程；

根据所述非线性状态方程，利用伊藤引理对预设的李雅普诺夫项求积分后再求数学期望值，并结合h无穷控制理论，通过泛函分析、不等式原理及矩阵变换得到多个状态对应的多个线性矩阵不等式；

其中，标量u(t)为状态反馈控制器；矢量x(t)为系统状态，即表示能量路由器内部功率大小变化；k(t,rt)为具有一定维度的矩阵且满足一定的马尔科夫跳跃；δk(t,rt)是与k(t,rt)同维度的矩阵且满足一定的马尔科夫跳跃。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

图3是本发明一实施例中的一种电子设备的结构框图。

参照图3，所述电子设备，包括：处理器(processor)301、存储器(memory)302和总线303；其中，

所述处理器301、存储器302通过所述总线303完成相互间的通信；

所述处理器301用于调用所述存储器302中的程序指令，以执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：根据微网系统中各发电装置，储能设备，及负载的功率，采用非线性随机微分方程对能量路由器的功率变化进行模拟，得到多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程；根据所述多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程，通过马尔科夫跳跃总结并模拟系统参数，得到所述能量路由器功率控制系统的非线性状态方程；将预设的非脆弱控制器表达式代入所述非线性状态方程，根据h无穷控制理论得到多个状态对应的多个线性矩阵不等式；求解所述多个线性矩阵不等式得到抗干扰控制器，以使所述微网系统内直流母线电压稳定。

本发明一实施例公开一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：根据微网系统中各发电装置，储能设备，及负载的功率，采用非线性随机微分方程对能量路由器的功率变化进行模拟，得到多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程；根据所述多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程，通过马尔科夫跳跃总结并模拟系统参数，得到所述能量路由器功率控制系统的非线性状态方程；将预设的非脆弱控制器代入所述非线性状态方程，根据h无穷控制理论得到多个状态对应的多个线性矩阵不等式；求解所述多个线性矩阵不等式得到抗干扰控制器，以使所述微网系统内直流母线电压稳定。

本发明一实施例公开一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：根据微网系统中各发电装置，储能设备，及负载的功率，采用非线性随机微分方程对能量路由器的功率变化进行模拟，得到多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程；根据所述多个状态下能量路由器功率控制系统的非线性随机微分方程，通过马尔科夫跳跃总结并模拟系统参数，得到所述能量路由器功率控制系统的非线性状态方程；将预设的非脆弱控制器代入所述非线性状态方程，根据h无穷控制理论得到多个状态对应的多个线性矩阵不等式；求解所述多个线性矩阵不等式得到抗干扰控制器，以使所述微网系统内直流母线电压稳定。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所描述的显示装置的测试设备等实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。